(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーパックの充電又は放電電流を測定する電流測定部の異常を診断する装置であって、
前記バッテリーパックの両端電圧を測定する電圧測定部と、
前記電流測定部及び前記電圧測定部から測定された電流値及び電圧値の入力を受け、所定時間の電圧変化量及び電流変化量を電圧参照値及び電流参照値と比べることで前記電流測定部の異常を診断する制御部とを含んでなり、
前記制御部が、前記電圧変化量が前記電圧参照値以下であり、前記電流変化量が前記電流参照値より大きい場合、前記電流測定部に異常が生じたと診断することを特徴とする、電流測定部の異常診断装置。
【請求項２】
前記電圧参照値又は前記電流参照値のいずれか１つ以上が０であることを特徴とする、請求項１に記載の電流測定部の異常診断装置。
【請求項３】
前記電圧参照値及び前記電流参照値を保存するメモリ部をさらに含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電流測定部の異常診断装置。
【請求項４】
前記電圧測定部及び前記電流測定部が、周期的に及び／又は命令時に電圧及び電流を測定することを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の電流測定部の異常診断装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の電流測定部の異常診断装置を備えてなる、バッテリー制御システム。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載の電流測定部の異常診断装置を備えてなる、バッテリーパック。
【請求項７】
請求項１〜４の何れか一項に記載の電流測定部の異常診断装置を備えてなる、自動車。
【請求項８】
バッテリーパックの充電又は放電電流を測定する電流測定部の異常を診断する方法であって、
バッテリーパックの電圧及び電流を測定する段階と、
所定時間の電圧変化量及び電流変化量を電圧参照値及び電流参照値と比べることで前記電流測定部の異常を診断する段階とを含んでなり、
前記電圧変化量が前記電圧参照値以下であり、前記電流変化量が前記電流参照値より大きい場合、前記電流測定部に異常が生じたと診断することを特徴とする、電流測定部の異常診断方法。
【請求項９】
前記電圧参照値又は前記電流参照値のいずれか１つ以上が０であることを特徴とする、請求項８に記載の電流測定部の異常診断方法。
【請求項１０】
前記電圧及び電流測定段階が周期的に及び／又は命令時に行われることを特徴とする、請求項８又は９に記載の電流測定部の異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーパック電流測定部の異常を診断する方法に関し、より詳しくは、バッテリーパックに流れる電圧及び電流を測定してバッテリーパック電流測定部の異常を診断する方法及び装置に関する。
【０００２】
本出願は、２００９年３月３日出願の韓国特許出願第１０−２００９−００１７９６８号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に増加し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、充放電を繰り返すことのできる高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。
【０００４】
現在、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などの二次電池が商用化されている。その中でもリチウム二次電池は、ニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず自在に充放電でき、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高い長所から脚光を浴びている。
【０００５】
このような二次電池を含むバッテリーパックの電力供給システムには、一般に電流を測定するための電流測定部が存在する。電流測定部は、バッテリーパックに流れる電流を測定してバッテリーパックの状態をモニタリングし、バッテリーパックに流れる過電流などを感知する。しかし、電流測定部が故障などで正常に動作しなければ、バッテリーパックに流れる電流を正確に感知できなくなる。その結果、過電流が流れるなどの異常状況が発生しても、これを適切に遮断することができず、バッテリーパック爆発などの深刻な問題が生じ得る。
【０００６】
このような問題点を解決するため、一部の電流測定部は自ら故障を診断する自己診断機能を備えるが、この機能も完璧な動作は保証できず誤動作の可能性を内包している。のみならず、電流測定部は電圧測定部とは違って、測定方式及び出力方式が多様であるため、各電流測定部のタイプに相応するようにそれぞれ別のソフトウェアモジュールが開発されなければ電流測定部の異常診断機能を正確に具現することができない。それ故に、開発コストが嵩み、長時間がかかるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーパックの電圧及び電流を測定して電流測定部の異常有無を間接的に判断することができる電流測定部の異常診断装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的及び長所は、後述される説明により理解することができ、本発明の実施例を通じて一層明確に分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は特許請求の範囲に示した手段及びその組合せによって実現することができることは言うまでもない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリーパックの充電または放電電流を測定する電流測定部の異常を診断する方法は、バッテリーパックの電圧及び電流を測定する段階；及び所定時間の電圧変化量及び電流変化量を電圧参照値及び電流参照値と比べることで前記電流測定部の異常を診断する段階を含むことを特徴とする。
【００１０】
望ましくは、前記電圧変化量が前記電圧参照値以下であって、前記電流変化量が前記電流参照値より大きい場合、前記電流測定部に異常が生じたと診断する。
【００１１】
望ましくは、前記電流変化量が前記電流参照値以下であって、前記電圧変化量が前記電圧参照値より大きい場合、前記電流測定部に異常が生じたと診断する。
【００１２】
望ましくは、前記電圧参照値または前記電流参照値のいずれか１つ以上は０である。
【００１３】
望ましくは、前記電圧及び電流測定段階は周期的に及び／または命令時に行われる。
【００１４】
また、上記の課題を達成するため、本発明による電流測定部の異常診断装置は、前記バッテリーパックの両端電圧を測定する電圧測定部；及び前記電流測定部及び前記電圧測定部から測定された電流値及び電圧値の入力を受け、所定時間の電圧変化量及び電流変化量を電圧参照値及び電流参照値と比べることで前記電流測定部の異常を診断する制御部を含む。
【００１５】
望ましくは、前記制御部は、前記電圧変化量が前記電圧参照値以下であって、前記電流変化量が前記電流参照値より大きい場合、前記電流測定部に異常が生じたと診断する。
【００１６】
望ましくは、前記制御部は、前記電流変化量が前記電流参照値以下であって、前記電圧変化量が前記電圧参照値より大きい場合、前記電流測定部に異常が生じたと診断する。
【００１７】
望ましくは、前記電圧参照値または前記電流参照値のいずれか１つ以上は０である。
【００１８】
望ましくは、前記電圧参照値及び前記電流参照値を保存するメモリ部をさらに含む。
【００１９】
望ましくは、前記電圧測定部及び前記電流測定部は周期的に及び／または命令時に電圧及び電流を測定する。
【００２０】
また、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリー制御システムは、前記電流測定部の異常診断装置を含む。
【００２１】
また、上記の課題を達成するための本発明によるバッテリーパックは、前記電流測定部の異常診断装置を含む。
【００２２】
また、上記の課題を達成するための本発明による自動車は、前記電流測定部の異常診断装置を含む。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、バッテリーパックの電圧及び電流を測定することで電流測定部の異常を容易に診断することができる。また、バッテリーパックの電圧値及び電流値を用いるため、診断アルゴリズムの具現の面から電流測定部の種類に依存しないという長所がある。さらに、電流測定部の自体診断機能が非正常に動作する場合にも、電流測定部の異常有無を判断することができる。したがって、バッテリーパックの信頼性を向上させることができ、電流測定部の故障時にも爆発のような危険な状況からバッテリーパックを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図１】本発明の望ましい一実施例による電流測定部の異常診断装置の機能的構成を示した概略図である。
【図２】本発明の一実施例による電流測定部の異常診断装置が使用された電気駆動車輌の電力供給システムの構成を示した概略図である。
【図３】本発明の一実施例による電流測定部の異常診断方法を概略的に示したフロー図である。
【図４】本発明の望ましい一実施例による電圧及び電流の周期的測定とそれによる電圧及び電流の所定時間の変化量を示した図である。
【図５】電圧参照値及び電流参照値が０の場合、電流測定部の異常を診断する方法を示した図である。
【図６】電圧参照値及び電流参照値が０の場合、電流測定部の異常を診断する方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００２６】
図１は、本発明の望ましい一実施例による電流測定部の異常診断装置１００の機能的構成を示した概略図である。
【００２７】
図１を参照すれば、本発明による電流測定部の異常診断装置は電圧測定部１１０及び制御部１２０を含む。
【００２８】
前記電圧測定部１１０は、バッテリーパックの両端電圧を測定して制御部１２０に出力する。望ましくは、前記電圧測定部１１０は周期的にバッテリーパックの両端電圧を測定する。または、前記電圧測定部１１０はユーザの命令に従ってバッテリーパックの両端電圧を測定することができる。また、前記電流測定部１４０は、周期的に及び／または命令時にバッテリーパックに流れる電流を測定する。
【００２９】
前記制御部１２０は、所定時間、電流測定部１４０及び電圧測定部１１０から電流値及び電圧値の入力を受け、前記所定時間の電圧変化量及び電流変化量をそれぞれ電圧参照値及び電流参照値と比べて電流測定部１４０の異常を診断する。
【００３０】
望ましくは、前記制御部１２０は、電圧変化量が電圧参照値以下であって、電流変化量が電流参照値より大きい場合、電流測定部１４０に異常が生じたと診断する。また、前記制御部１２０は、電流変化量が電流参照値以下であって、電圧変化量が電圧参照値より大きい場合、電流測定部１４０に異常が生じたと診断する。
【００３１】
望ましくは、本発明による電流測定部の異常診断装置１００は、電圧参照値及び電流参照値を予め保存し、電流測定部１４０の異常有無を診断するアルゴリズムを保存したメモリ部１３０をさらに含む。前記アルゴリズムは、電流測定部の異常診断装置１００が初期化駆動されるとき、制御部１２０によって実行される。他にも、前記メモリ部１３０は電圧測定部１１０及び制御部１２０がその機能を行うために必要な各種情報を保存することができる。
【００３２】
図２は、本発明の一実施例による電流測定部の異常診断装置が使用された電気駆動車輌の電力供給システムの構成を示した概略図である。
【００３３】
図２を参照すれば、本発明による電流測定部の異常診断装置は、バッテリーパック１５０、電気駆動部１６０、及び電流測定部１４０に連結され、電圧測定部１１０、制御部１２０、及びメモリ部１３０を含む。
【００３４】
前記バッテリーパック１５０は電気駆動車輌用高電圧バッテリーパックであって、電気駆動部１６０に電力を供給する電力源に該当する。前記電気駆動部１６０は、バッテリーパック１５０から電源の供給を受け、電気的な電源によって駆動する車輌の多様な電気的ロード（ｌｏａｄ）、または、バッテリーパックを充電する発電機である。一例として、前記電気駆動部１６０は駆動モーターまたはジェネレーターである。
【００３５】
前記制御部１２０は、電流測定部１４０によって周期的に測定された電流の所定時間の変化量及び電圧測定部１１０によって周期的に測定された電圧の所定時間の変化量を前記メモリ部１３０に保存された電流参照値及び電圧参照値と比べて電流測定部１４０の異常を診断する。
【００３６】
前記制御部１２０は、電圧変化量が電圧参照値以下であって電流変化量が電流参照値より大きい場合、電流測定部１４０に異常が生じたと診断する。また、電流変化量が電流参照値以下であって電圧変化量が電圧参照値より大きい場合、電流測定部１４０に異常が生じたと診断する。
【００３７】
一方、本発明によるバッテリー制御システムは、上述した電流測定部の異常診断装置１００を含むことができる。ここで、バッテリー制御システムとは、バッテリーパック１５０の充放電動作を全般的に制御するバッテリー管理装置を意味し、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であり得る。したがって、前記電圧測定部１１０、制御部１２０、メモリ部１３０及び電流測定部１４０は、このようなバッテリー制御システムに含まれて具現され得る。しかし、本発明はこのような電流測定部の異常診断装置１００の具体的な実施形態によって限定されるものではなく、電流測定部の異常診断装置１００はバッテリー制御システムと別に構成され得る。また、電流測定部の異常診断装置１００はバッテリーパック１５０の外部に別に構成されることもあり得る。
【００３８】
また、本発明によるバッテリーパック１５０は、上述した電流測定部の異常診断装置１００を含むことができる。図２では電流測定部の異常診断装置１００の各構成要素とバッテリーパック１５０とが別に構成されているが、電流測定部の異常診断装置１００の各構成要素がバッテリーパック内に含まれて具現されることもできる。このとき、バッテリーパック１５０は上述した電流測定部の異常診断装置１００とともに、少なくとも１つ以上のバッテリーセルを含むバッテリーセル集合体、及びこのような電流測定部の異常診断装置１００とバッテリーセル集合体を内部空間に収納するハウジングを含むことができる。
【００３９】
また、本発明による自動車は、上述した電流測定部の異常診断装置１００を含むことができる。
【００４０】
以下、図３ないし図６を参照して本発明によるバッテリーパックの電圧及び電流変化量を用いて電流測定部の異常を診断する方法をより詳しく説明する。
【００４１】
図３は、本発明の一実施例による電流測定部の異常診断方法を概略的に示したフロー図である。
【００４２】
図２及び図３を参照すれば、まず制御部１２０は電圧測定部１１０と電流測定部１４０を用いてバッテリーパック１５０の電圧及び電流を測定し（Ｓ３１０）、測定された結果に基づいて所定時間の電圧変化量及び電流変化量を算定する（Ｓ３２０）。ここで、前記Ｓ３１０段階は周期的に及び／または命令時に行われる。次いで、算定された電圧変化量及び電流変化量をメモリ部１３０に保存されている電圧参照値及び電流参照値と比べ（Ｓ３３０）、電流測定部１４０の異常有無を診断する（Ｓ３４０）。このとき、前記Ｓ３１０段階ないし前記Ｓ３４０段階はバッテリーパックのバッテリー制御システムによって行われ得る。
【００４３】
図４は、本発明の望ましい一実施例による電圧及び電流の周期的測定とそれによる電圧及び電流の所定時間の変化量を示した図である。図４において、矢印は電圧及び電流が周期的に測定される時点を示し、単位時間である測定周期をΔｔ０、単位時間（Δｔ０）における電圧変化量及び電流変化量をΔＶ０及びΔＩ０とする。また、Ｉ１とＶ１、Ｉ２とＶ２はそれぞれ時刻ｔ１とｔ２で測定された電流値と電圧値を示し、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の区間（Δｔ）を所定時間として電圧及び電流の変化量を算定する。
【００４４】
図４を参照すれば、所定時間（Δｔ）における電圧変化量（ΔＶ）が電圧参照値以下であって、電流変化量（ΔＩ）が電流参照値より大きい場合、電流測定部に異常が生じたと診断することができる。また、所定時間（Δｔ）における電流変化量（ΔＩ）が電流参照値以下であって、電圧変化量（ΔＶ）が電圧参照値より大きい場合も、電流測定部に異常が生じたと診断することができる。ここで、電圧変化量（ΔＶ）及び電流変化量（ΔＩ）は、電圧値及び電流値の変化に対する絶対値であって０以上の値である。
【００４５】
これを数式で示せば、電圧参照値をａとし、電流参照値をｂとすると、ΔＶ＝｜Ｖ２−Ｖ１｜≦ａ及びΔＩ＝｜Ｉ２−Ｉ１｜＞ｂを満たすか、又は、ΔＩ＝｜Ｉ２−Ｉ１｜≦ｂ及びΔＶ＝｜Ｖ２−Ｖ１｜＞ａを満たせば、電流測定部に異常が生じたと診断することができる。
【００４６】
また、電流測定部の異常診断の要件として単位時間（Δｔ０）における変化量をさらに含むことができる。すなわち、単位時間（Δｔ０）における電圧変化量（ΔＶ０）及び所定時間（Δｔ）における電圧変化量（ΔＶ）が電圧参照値以下であって、所定時間（Δｔ）における電流変化量（ΔＩ）が電流参照値より大きい場合、電流測定部に異常が生じたと診断することができる。同様に、単位時間（Δｔ０）における電流変化量（ΔＩ０）及び所定時間（Δｔ）における電流変化量（ΔＩ）が電流参照値以下であって、所定時間（Δｔ）における電圧変化量（ΔＶ）が電圧参照値より大きい場合も、電流測定部に異常が生じたと診断することができる。
【００４７】
これを数式で示せば、電圧参照値をａとし、電流参照値をｂとすると、ΔＶ０≦ａ、ΔＶ＝｜Ｖ２−Ｖ１｜≦ａ及びΔＩ＝｜Ｉ２−Ｉ１｜＞ｂを満たすか、又は、ΔＩ０≦ｂ、ΔＩ＝｜Ｉ２−Ｉ１｜≦ｂ及びΔＶ＝｜Ｖ２−Ｖ１｜＞ａを満たせば、電流測定部に異常が生じたと診断することができる。
【００４８】
一方、単位時間（Δｔ０）や所定時間（Δｔ）の長さ、電圧参照値（ａ）、または電流参照値（ｂ）が本発明の使用形態などに応じて変わり得ることは、本発明が属する技術分野の当業者にとって自明である。
【００４９】
望ましくは、前記電圧参照値（ａ）または電流参照値（ｂ）のいずれか１つ以上は０である。換言すれば、所定時間、電圧は変化せずに電流の変化があるか、又は、電流は変化せずに電圧の変化がある場合、電流測定部に異常が生じたと診断することができる。
【００５０】
図５及び図６は、電圧参照値及び電流参照値が０の場合、電流測定部の異常を診断する方法を示した図である。
【００５１】
図５を参照すれば、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの区間では電流変化量と電圧変化量ともに電圧参照値及び電流参照値、すなわち０より大きい。換言すれば、この区間では電流と電圧が両方とも変化するため、電流測定部が正常に動作すると判断できる。しかし、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの区間では、電流は変化しないが電圧は変化する。すなわち、電流変化量は電流参照値である０以下であるが、電圧変化量は電圧参照値である０より大きい。したがって、この場合、電流測定部に異常が生じたと診断することができる。
【００５２】
図６を参照すれば、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの区間では、図５と同様に、電流測定部が正常に動作すると判断できる。しかし、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの区間では、電圧は変化せず、電流のみが変化する。すなわち、電圧変化量は電圧参照値である０以下であるが、電流変化量は電流参照値である０より大きい。したがって、この場合、電流測定部に異常があるか、又は、バッテリーパックシステムに異常があると診断することができる。
【００５３】
なお、本明細書では「部」という用語を使用しているが、これは論理的な構成単位を示すものであって、必ずしも物理的に分離できる構成要素を示すものではないことは、本発明が属する技術分野の当業者にとって自明である。
【００５４】
以上、本発明は、限定された実施例と図面によって説明されたが、本発明がこれによって限定されることはなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【図１】
0005373120.tif 000002
【図２】
0005373120.tif 000003
【図３】
0005373120.tif 000004
【図４】
0005373120.tif 000005
【図５】
0005373120.tif 000006
【図６】
0005373120.tif 000007